数字压力显示仪表设计

毕业设计

课程数字显示仪表课程设计

题目数字压力显示仪表设计

院系电气信息工程学院

专业班级自动化08-11班

学生姓名

学生学号

指导教师

2010年7月30 日

东北石油大学课程设计任务书

课程数字显示仪表课程设计

题目数字压力显示仪表设计

专业自动化姓名学号080601141127

主要内容

在面包板上安装一台单片A/D转换器7107或7106组成的0~2V通用表头。配接压力传感器（应变片式、扩散硅式或其它类型压力传感器），制成数字压力显示仪表。

基本要求

（1）根据实验室所提供的元件、材料，设计并描绘电路接线图。最后在面包板上接插显示仪表的电路。

（2）由于元件、材料要反复使用，在接插过程中要小心，不要故意破坏元件。

（3）在整个课程设计中，要学会实验室基本仪器、工具有使用方法。

（4）各小组配备的万用表、工具精心使用，如有故意损坏、丢失、要按价赔偿。

主要参考资料

[1]刘润华,刘立山.模拟电子技术[M].山东：石油大学出版社,2003.

[2]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社,1997.

[3]孙肖子,刘刚等.传感器及应用[M].北京：电子工业出版社,1996.

[4]徐爱钧.智能化仪表测量控制原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版

社,1995.

完成期限2010.7.19---2010.7.30

指导教师

专业负责人

2010年7 月12 日

目录

第1章数字显示仪表的工作原理 (1)

1.1数字显示仪表的发明 (1)

1.2数字显示仪表的构成及原理 (1)

1.3数字显示仪表的技术指标 (3)

1.4线性化问题 (4)

1.5信号的标准化及标度转换 (4)

第2章数字显示仪表的设计 (6)

2.1主要部件介绍 (6)

2.2数显仪表的设计 (7)

第3章数字显示仪表的安装 (10)

3.1数字显示仪表安装所需元器件及介绍 (10)

3.2数显部分的安装 (12)

3.3电源部分的安装 (13)

3.3将数显部分，电源部分与其他部分组合 (14)

第4章结论与体会 (16)

参考文献 (17)

第1章数字显示仪表的工作原理

1.1数字显示仪表的发明

20世纪50年代初，世界上出现了第一台数字显示仪表。近五十年来，随着现代科学技术的迅猛发展，尤其是数字化测量技术、半导体技术、大规模集成电路技术及计算机技术在仪表中的应用，使数字仪表很快地从电子管式、晶体管式发展到目前集成电路式和带有微处理哭的数字仪表。数字仪表的出现适应了科学技术及自动化生产过程中高速、高准确度测量的需要，它具有模拟仪表无法比拟的优点。

数字式显示仪表是一种具有模/数转换器并以十进制数码形式显示被测变量值的仪表，它与各种传感器、变送器配套，可以显示出各种不同的参数。与模拟显示仪表相比，数字式仪表具有精度高、功能全、速度快、抗干扰能力强等优点，它体积小、耗电低、读数直观，且能将测量结果以数字形式输入计算机，以而实现生产过程自动化。

1.2数字显示仪表的构成及原理

数字仪表的主要特点有：准确度高、分辨力高、无主观读数误差、测量速度快、能以数码形式输出结果。

数显仪表按工作原理分为：不带微处理器和带微处理器的。其原理框图如图1所示。

图1 数字显示仪表的方框图

不带微处理器的仪表，通常用运算放大器和中、大规模集成电路来实现；带微处理器的仪表，是借助软件的方式来实现原理框图中的有关功能。

不带微处理器的数显仪表一般应具备模数转换，非线性补偿及标度变换三大部分，这三部分又各有很多种类，三者间相互巧妙的组合，可以组成适应于各种不同要求场合的数字式显示仪表。尽管数字仪表的品种繁多，原理各不相同，但其基本构成形式可由图2所示的主要环节组成。模一数转换器是数字仪表的核心，以它为中心，将仪表分为模拟和数字两大部分。

图2 数字显示仪表的基本构成

仪表的模拟部分一般设有滤波、前置放大器和模拟开关等环节。

仪表的数字部分一般由计数器、译码器、时钟脉冲发生器、驱动显示电路以及逻辑控制电路组成。

在数字仪表中，逻辑控制电路起着指挥整个仪表各部分协调工作的作用。它是数字仪表中不可缺少的环节之一。

另外，高稳定的基准电源和工作电源也是数字仪表的重要组成部分。

数字仪表的出现和发展是与计算机技术、电子技术等现代技术的发展紧密相关的，它的优越性和广泛的应用使传统的模拟仪表受到严重挑战。目前出现的一种新型、采用固体电路和模拟显示的面板表一光柱式（条图式）仪表就兼有数字和模拟式仪表的优点。

1.3数字显示仪表的技术指标

1.3.1 显示位数

以十进制显示被测变量值的位数称为显示位数。能够显示“0~9”的数字位称

为“满位”；仅显示1或不显示的数字位，称为“半位”或“位”。工业用数字温度显示仪表的显示数常为3 位，可显示-1999~1999。高精度的数字表显示位数目前达到8 位。

1.3.2 仪表的量程

仪表标称范围的上、下限之差的模，称为仪表的量程。量程有效范围上限值为满度值。

1.3.3 精度

目前数字式显示仪表的精度表示法有三种：满度的±a%±n字、读数的±a%±n字、读数的±a%±满度的b%。

1.3.4 分辩力和分辨率

数字仪表的分辩力是指末位数字改变一个字所对应的被测变量的最小变化值，它表示了仪表能够检测到的被测量最小变化的能力。数字式显示仪表在不同量程下的分辩力是不同的，通常在最低量程上具有最高的分辩力，并以此作为该仪表的分辩力指示。分辩率指仪表显示的最小值与最大数值之比。

1.3.5 输入阻抗

数字式显示仪表是一种高输入阻抗的仪表，输入阻抗可达1012Ω。

1.3.6 抗干扰能力

数字式显示仪表一般用串模干扰抑制比和共模干扰抑制比来表征抗干扰能力大小。

串模干扰抑制比（SMR）为：SMR=20lg

共模干扰抑制比（CMR）为：CMR=20lg

SMR和CMR的单位是分贝，数值越大，表示数字仪表的抗干扰能力越强，一般直流电压型数显仪表的串模干扰抑制比为20~60dB，共模干扰抑制比为